Linux 性能分析总结之 CPU 平均负载（一）

0x00 前言

作为一个程序猿，无论我们将来想要往哪个方向攀登，如果没有好的基础知识是会很吃力的，所以打下良好的基础必不可少。在我看来，从事 IT 行业的技术工种，有以下基础知识是刚需：

• 编程
• 算法
• 计算机原理
• 计算机网络

根据冯诺依曼计算机结构体系，计算机就是一个输入输出的设备，我们输入待处理的数据，经由计算机处理后得到我们想要的结果。那么说白了作为程序员我们就是通过各种手段操控这个设备，自然而然的，想要把这个机器玩的很溜是需要了解这个机器的原理的，所以我们需要学习计算机原理。

在了解了计算机的原理后，我们如何去操作他呢，当然是通过编程的手段了，这里我说的编程是广义上的编程，不要以为只有写段 C 的代码才是编程，命令行输入指令就不是编程了，命令其实也是编程，因为他们两者最终都是翻译成机器指令由计算机来执行。

同样地，这台机器他的性能是有限的，我们只知道怎么通过编程操作它远远不够，我们需要学一些骚操作来提升效率和速度，那么我们就需要学算法了。说白了，就好像两个工人操作一个机器，其中一个工人会搞一些很溜的操作，让这个机器的效率更高，执行速度更快，还能搞一些高阶玩法，如果这个工厂只能留下一个人，你觉得最终会留下谁呢？

在有了上面这三类基础知识后，我们对于单台机器的操作可以说是入门了，但是我们现在身处的世界是万物互联的世界，计算机需要与计算机之间进行协作，那么就需要学习计算机网络。

而我最近出于工作原因，一直在学习 Linux 的性能优化。Linux 性能优化的范围涉及非常广，从软件到硬件、从编程到网络都有涉及到，有很多的基础知识，而对于很广的知识，我觉得需要一条线来串联起来，才能形成一个体系的知识结构。所以我会把在这过程中学到的知识，加上平时工作中的实践，提炼成博客写出来。

0x01 详解

A. 平均负载

首先分析 CPU 的性能问题，当我们发现有 CPU 的性能问题，第一时间是干什么呢？当然是查看整体的 CPU 使用情况，当查看 CPU 的整体情况后，然后再分析到底是哪种情况导致 CPU 的负载很高，最后找到导致 CPU 负载升高的罪魁祸首。那么我们接下来就按照这个步骤来分析。

1. 查看整体的 CPU 使用情况

常用的查看 CPU 的平均负载的命令有很多，如 uptime,top 等都可以查看。首先解释下什么是平均负载，总的来说平均负载可以理解为平均一段时间内 runnable 和 non-interruptable 进程的数量。

这里我们用 uptime 命令执行得到的结果如下：

分别是最近 1 min,5 min,15 min 的平均负载的情况，从这里我们可以看出最近系统的负载情况，从而可以对整体 CPU 的使用情况有一个大概的判断。

平均负载的详细介绍可以看: Understanding the Load Average on Linux and Other Unix-like Systems

2. 哪些进程会导致平均负载的升高呢

一般有如下场景：

1. CPU 密集型
2. I/O 密集型
3. 大量进程

3. 如何判断是哪个进程导致平均负载很大呢

可以使用如下工具:

1. pidstat
2. mpstat

查看 %user 可以判断是不是 CPU 密集型, %iowait 判断是否是 I/O 密集型， %wait 判断的则是大量进程切换型。

0x02 总结

本篇主要介绍了如何查看 CPU 的使用情况，和判断流程，流程为以下步骤：

1. 通过查看平均负载来查看的 CPU 的总体使用情况
2. 通过使用 pidstat, mpstat 来判断 CPU 负载很高是哪种情况
3. 最后可以通过上述工具找到相关的导致 CPU 使用升高的进程。